La Biblia de Los Autogiros _ Edición Digital 2016

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(3) LA BIBLIA DE LOS. Autogiros.

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(5) Me tocaron en el reparto, unas alas rotativas. Quizás para diferenciarme de los aviones que tienen las alas fijas... o de los ángeles, que las tienen batientes. —Edgardo Maff ía, 1999.

(6) Maffía, Edgardo Jorge La biblia de los autogiros / Edgardo Jorge Maffía. - 1a ed . Ciudad Autónoma de Buenos Aires : L Idée, 2016. Libro digital, PDF Archivo Digital: descarga y online ISBN 978-987-20842-1-9 1. Aviación. I. Título. CDD 387.7. LA BIBLIA DE LOS AUTOGIROS © by Edgardo J. Maffia [email protected]. Ilustraciones, retoque fotográfico, diseño de tapa, diagramación y armado.. Juan Luis Barrionuevo [email protected] Primera edición impresa, año 2004 Segunda edición impresa, año 2008 Tercera edición impresa, año 2010 Primera edición digital, año 2016. Reservados los derechos para todos los países. Ninguna parte de esta publicación, incluido el diseño de la cubierta, puede ser reproducido, almacenado o transmitido de ninguna forma, ni por ningún medio, sea éste electrónico, químico, mecánico, electro-óptico, grabación, fotocopia o cualquier otro existente o a crearse, sin la previa autorización escrita por parte del autor. HECHO EN LA ARGENTINA ISBN: 978-987-20842-1-9.

(7) LA BIBLIA DE LOS. Autogiros Por: Edgardo Maffia Ilustraciones: Juan Luis Barrionuevo.

(8) ADVERTENCIA El vuelo, por sí mismo, no tiene por qué ser necesariamente peligroso; pero es una actividad que no perdona errores, descuidos o falsas apreciaciones, tanto por parte del piloto, como del constructor o diseñador. La persona que vuela debe aceptar el riesgo de que puede sufrir heridas graves o, incluso, la muerte. El vuelo es una decisión estrictamente particular, relacionada con los peligros potenciales de esta actividad. Se puede volar con seguridad todos los días del año, prestando atención a los consejos y normas adecuadas. Siempre reconozca y espere a que se den las condiciones apropiadas a su pericia. No arriegue vidas inútilmente. Este libro no pretende ser una guía completa de actuación, sino, una fuente complementaria de información a utilizar como referencia. Ante cualquier duda, se debe acudir al instructor de vuelo, a pilotos de mayor experiencia, al ingeniero, al diseñador o a quien corresponda en el área de su interés. Evite tratar de hacer todo por su cuenta, aun cuando crea que le resulta fácil. Recuerde que, en aviación, es mejor aprender de las experiencias ajenas, ya que pocas veces se presenta una segunda oportunidad para aprender de las propias. Se recomienda obtener la licencia de vuelo de piloto de ultraliviano y, como mínimo, instrucción en un autogiro biplaza. Las aeronaves no son juguetes y se las debe tratar con respeto.. 6.

(9) CONTENIDO INTRODUCCION........................................................................................................... 10 PREFACIO ........................................................................................................................ 11 CAPÍTULO I - Antecedentes ........................................................................................ 13 CAPÍTULO II - El autogiro deportivo moderno ...................................................... 23 Características Ventajas del autogiro Desventajas del autogiro En defensa del autogiro Configuración del autogiro El rotor La autorrotación El perfil alar Datos referidos al rotor del autogiro CAPÍTULO III - Detalles constructivos ..................................................................... 45 El rotor La barra de unión y el bloque de elevación Fabricación de rotores -Palas de madera -Palas de aluminio -Palas de material compuesto -Otras formas de construcción Otros detalles referidos a las palas del rotor CAPÍTULO IV - Sistema de mando ............................................................................ 59 El cabezal del rotor La barra de control Tubos de control cíclico El bastón de comando El prerrotador Potencia aplicada al rotor, en vuelo CAPÍTULO V - La estructura del autogiro ................................................................ 77 La estructura de sostén (el chassis) Tornillos y bulones El mástil Las ruedas Frenos El motor -¿Cuánta potencia se necesita? La hélice El tanque de combustible El timón Estabilizador horizontal 7 7.

(10) Instrumental Planos gratuitos CAPÍTULO VI - Antes de volar ................................................................................. 107 La puesta a punto Ajuste del tracking CAPÍTULO VII - Primeros pasos previos a volar. El equipo ................................ 113 Equipo necesario El casco Los protectores auditivos La ropa de vuelo CAPÍTULO VIII - Volar en autogiro ......................................................................... 117 Obtenga instrucción Entrenamiento El Gyroglider En la pista Dejando el suelo (o al menos intentándolo) Recomendaciones Dando saltos En el aire Velocidad máxima Haciendo frente a la adversidad La oscilación inducida por el piloto (PIO) El sobreempuje (push over) ¿Qué hacer? ATERRIZANDO BIEN Aterrizaje convencional Aterrizaje avanzado Aterrizaje con viento cruzado DESPEGUE AVANZADO Despegue normal Despegue avanzado VUELO AVANZADO Descenso en vertical Vuelo estacionario Tirabuzones Vuelo de costado Virajes escarpados Picadas y ascensos Previniendo el sobreempuje Maniobras extremas Autogiros a escala Autogiros con flotadores Uso comercial de autogiros 8.

(11) CAPÍTULO IX - Seguridad .......................................................................................... 151 La seguridad del autogiro El rotor El tren de aterrizaje ¿Qué hacen al respecto otros países? CAPÍTULO X - Colaboración de expertos ............................................................. 157 ESTABILIDAD DEL AUTOGIRO (por Chuck Beaty) LA ESTABILIDAD DEL AUTOGIRO Entendiendo el sobreempuje, la PIO y como operan los rotores Introducción La cinemática del rotor Control por orientación del vector de empuje Amortiguación Oscilación inducida por el piloto (PIO) Estabilizadores horizontales Estabilidad Sobreempuje La firma del accidente La solución Amortiguación requerida Tandem vs. lado a lado Estabilizadores horizontales Conclusión VIBRACIÓN EN AUTOGIROS (por James Buttler) Las vibraciones La vibración vertical (salto de cabina) Desplazamiento de la cuerda y tracking del rotor Vibración del bastón de mando Balanceo de cuerda y alineación Controlando la altura del bloque de elevación La vibración “2 por revolución” Huelgo lateral del cabezal Flexión de las torres Rotación del bloque de elevación Un nuevo cabezal-rotor AUTOGIROS DE TRACCIÓN (por Ron Herron) ESTABILIDAD LONGITUDINAL DE LOS AUTOGIROS (por Jean Fourcade) APÉNDICE .................................................................................................................... 199 Medidor de vibraciones Puesta a punto de rotores -de autogiros Rotores nacionales para autogiros Instrumento para medir ángulos muy pequeños DICCIONARIO ............................................................................................................. 218 9.

(12) Introducción C. on gran entusiasmo he recibido el trabajo de Edgardo, que no dudo será un gran aporte a nuestra comunidad aeronáutica, siempre tan ávida de información y principalmente en esta área de las alas rotativas, donde prácticamente no existía, hasta hoy, bibliograf ía consagrada a esta temática. Dueño de una apasionada elocuencia y de un espíritu tenazmente curioso, Edgardo ha realizado un arduo y concienzudo esfuerzo por volcar su experiencia en estas aeronaves, junto a material que supo atesorar en su viaje hacia el conocimiento de la historia, operación y fundamentos de estas máquinas voladoras. La inserción de numerosos enlaces de Internet, le brinda al lector la posibilidad de ampliar y actualizar la información vertida. Esta obra representa el propósito mismo de la EAA, fomentar y desarrollar la aviación deportiva, por lo que aprovecho para agradecerle y felicitarlo por esta iniciativa que no dudo sera bienvenida por los aficionados y estudiosos de la aviación en general. —Ildefonso D. Durana. Presidente EAA Argentina Marzo 2003. 10.

(13) A. Prefacio. cá no hay palabrerío técnico para impresionar a nadie. Todo es claro como el agua. El lector encontrará mucha información innecesaria para su grado de interés, pero a medida que se compenetre con el tema irá volviendo a menudo a buscar ese dato que le pareció superfluo al principio. Mi intención es brindarle al lector una fuente concentrada de información acerca de los autogiros, en particular máquinas de empuje diseño Bensen y sus derivados. Con esta obra complementará cualquier conocimiento que tenga u obtenga sobre este tema. La obra fue escrita durante 1999 y terminada en el 2000. Muchas de las direcciones de internet podrían no estar vigentes al momento que el lector tome contacto con este libro. Se debe interpretar que esta información es orientativa. Sin duda el aficionado encontrará más material buscando por su cuenta. Si el lector quiere fabricar un autogiro, mi sugerencia es que consiga un juego de planos (los hay de distribución gratuita) de una máquina comprobada y se asegure de obtener el material antes de encarar cualquier proyecto. A la fecha, no hay escuelas de pilotaje de autogiros en la Argentina, quizás porque se deben usar máquinas certificadas por la Fuerza Aérea, para poder brindar instrucción. Conf ío que no será por mucho tiempo. Muchos de los datos que hay en esta obra no fueron comprobados y el autor no tiene calificación profesional para asesorar ni enseñar sobre temas de aeronáutica ni técnicas de pilotaje. Este es un cúmulo de experiencias personales e información difusa que hago llegar a sus manos al solo efecto de satisfacer la curiosidad y falta de material en estos tópicos. —Edgardo J. Maff ía. 11.

(14) Querido lector: Este libro nació hace algo más de una década y enseguida se convirtió en la referencia sobre autogiros, para todos los aficionados a la aviación de habla hispana. En España de inmediato alcanzó el primer lugar en las ventas de libros aeronáuticos y mantuvo esa posición por bastante tiempo. Pero todo tiene un principio y un fin. En mi caso, disfruté mucho mi pasión aeronáutica, volé y disfruté mis dos máquinas de alas rotativas y di charlas en mi país, EE.UU. y Europa sobre esta especialidad. Luego continué con mi vida profesional y conservo de aquella etapa aeronáutica, un montón de recuerdos gratos y amigos. Ahora veo el momento de liberar este libro para que llegue a las manos de los constructores y siga siendo la referencia que supo ser. Espero que este detalle quede claro: la obra no es de dominio público (es gratuita); cada cual puede bajar una copia y disfrutarla, pero el libro está registrado internacionalmente y no puede ser reeditado sin autorización, ni impreso para su venta. Ahora que son ustedes los poseedores de esta obra, quisiera que la disfruten y reciban las mismas satisfacciones que tuve durante todos estos años. Edgardo J. Maffia Editar e ilustrar La biblia de los autogiros contribuyó, tanto a aumentar mis conocimientos como a esforzarme por tratar de estar a la altura de su contenido. Ante los innumerables pedidos sobre una nueva re-impresión, me alegra mucho que Edgardo haya decidido realizar esta edición digital y gratuita, que amplia el alcance de una magnífica obra. Juan Luis Barrionuevo. 12.

(15) Capítulo I Antecedentes. ya estaba enamorado de los autogiros, mucho antes de ver el primero. Cuando era chico veía volar a los próceres de mi mundo de historietas, en pequeños helicópteros que aterrizaban en terrazas y se metían entre medio de los altos edificios de aquella mítica “Ciudad Gótica” . Quizá la historieta, de los años 50, se había inspirado en la misma máquina que vamos a describir. La imaginaba el medio ideal para huír del odiado colegio, despegando entre ensordecedores bramidos ante la mirada atónita de mis maestros, que miraban azorados con esa expresión que decía: –“Sabía que este chico iba a terminar haciéndonos algo asi”. Mucho después vino aquel aviso que descubrí en una vieja revista Mecánica Popular: el gyrocopter –así se llamaba– y pasó a ser mi sueño inalcanzable. Y un buen día lo ví. Estaba colgado de unos cables de acero, dentro de un gigantesco hangar en el Museo del Aire y el Espacio, en Dayton, Ohio. Ese día cambió mi vida. Había ido de visita a una gigantesca convención de radioaficionados; la Dayton Hamvention (soy radioaficionado, ahora radio veterano LU1-AR, desde los 13 años) y después de los cuatro o cinco días que duró la feria, decidimos pasar con mis amigos a visitar ese museo, que es uno de los más grandes del mundo. Hasta ese entonces la aviación sólo me interesaba de manera colateral. Había sido aeromodelista y había inventado máquinas de volar –ahora sé que jamás hubieran volado– y construido algunos cohetes (de los que prefiero no hablar). Fui muy bien atendido en el museo, por voluntarios de la Experimental Aircraft Association (EAA) –la Asociación de Aeronaves Experimentales de los EE.UU.– Enseguida pregunté: ¿Tienen un girocóptero? El guía me explicó que sí. Había un gyrocopter, como se llamaba ese aparato en los EE.UU., que había diseñado un ingeniero ruso-norteamericano llamado Igor Bensen, pero que justo en ese momento estaba siendo expuesto en otra institución. No obstante, el hombre –que era un verdadero profesional– me dijo que tenían una joya de la que derivaba el aparato de Bensen, el rotagiro Focke-Achgelis FA 330. Este aparato, ¡era exactamente una silla voladora! Los marinos de los submarinos alemanes, lo sacaban por una escotilla –cabía desarmado en una litera– y lo ensamblaban rápidamente sobre la cubierta. Luego, enfilaban la proa hacia el viento manteniendo un rumbo constante, que sumaba la velocidad de la nave a la 13.

(16) LA BIBLIA DE LOS AUTOGIROS. del viento. Entonces; el piloto subía al aparato, un ayudante le daba unos cuantos giros al rotor de tres palas; luego el mismo viento lo ponía en plena rotación y.....se elevaba; sujeto por una cuerda liviana y fuerte que llevaba además el cable, para la comunicación telefónica con el submarino. Desde las alturas, quizá unos doscientos metros, el piloto mandaba las observaciones visuales al capitán. Luego lo bajaban tirando despacio de la cuerda hasta llegar a la cubierta nuevamente. Si algo salía mal, el piloto tiraba de una palanca que liberaba tanto la cuerda de remolque como el rotor, mediante unos pernos explosivos (¡estos alemanes!) y el rotor expulsado, jalaba de un paracaídas que había detrás del respaldo del asiento al que estaba sujeto el piloto; que salía hacia arriba colgado del arnés. Los alemanes tenían en Francia (Chalais-Meudon); instalaciones especiales con túneles de viento gigantescos para entrenar a los pilotos de este singular aparato. Observen en la foto, el rotor entelado –igual al ala de un avión– y las articulaciones de batimiento. No está puesto el paracaídas, que iba empaquetado por detrás del respaldo del asiento. Los ingleses, no tardaron en enterarse de la existencia del FA-330 y para no ser menos, desarrollaron el Rotachute. En realidad, el Rotachute fue creado debido a la escasez de seda; que era producida en China y constituía un material bélico esencial –y escaso– como una posible alternativa al paracaídas para hacer descender a un soldado, fuertemente pertrechado, en forma silenciosa y con buen grado de control sobre terreno enemigo. El diseñador, Raoul Hafner (un ingeniero de Austria), ya había elaborado con anterioridad, un modelo de autogiro muy similar al de De la Cierva, pero con una. 14.

(17) CAP. I — Antecedentes 1.1. Izquierda, Rotagiro Focke Achgelis FA-330, en el Museo del Aire y del Espacio 1.2. Derecha, el FA-330 en maniobras sobre la cubierta de un submarino alemán. 1.3. Abajo, el horroroso Jeep volador “Rotabuggy”, durante las pruebas de remolque.. ingeniosa articulación inclinada en las palas del rotor, que posibilitaba que al aplicarse la prerrotación, el mismo arrastre aerodinámico las pusiera en paso neutro, lo que posibilitaba hacerlas girar muy rápido con poca fuerza. Luego, al cesar la prerrotación, la misma fuerza centrífuga las acomodaba al paso óptimo de vuelo –usualmente entre cero y cuatro grados, según el perfil alar– haciendo que el aparato, con inercia acumulada en el rotor, saltara prácticamente en el aire. El Rotachute solo voló en forma experimental, primero con modelos pequeños y finalmente con una máquina de casi cinco metros de diámetro de rotor y una enorme cola estabilizadora. Se hicieron unos cuantos y al final de la guerra, uno de ellos fue enviado a los EE.UU. para ser evaluado. Es bueno que el lector retenga este detalle al cual nos referiremos en seguida. Hafner, también desarrollo un horrible Jeep con rotor: el Rotabuggy. Se suponía que debía descender en silencio lanzado desde un avión desde mucha altura en territorio enemigo, con sus aterrorizados tripulantes; del cual solo se hizo algún prototipo que fue oportunamente desmantelado. Como Raoul Hafner era austríaco, el gobierno inglés lo retenía durante la guerra, en campos de detención para extranjeros y cada tanto lo liberaba para solicitarle sus servicios. No es de extrañar que les haya diseñado ese horrendo Jeep volador como retribución. Mucho antes que se registraran estos hechos, y que se desarrollaran el FA-330 y el Rotachute, ya había en los EE.UU. autogiros, o giroplanos como los llaman ellos. El autogiro fue inventado por Don Juan de la Cierva y Codorniú, un elegante –e inteligente– ingeniero español, que perdió un bonito contrato al ver desplomarse durante un viraje un trimotor militar por él diseñado, debido a una pérdida de velocidad a baja altura. De la Cierva dedujo, que si hacía un ala que avanzara rápido y en forma indepen15.

(18) LA BIBLIA DE LOS AUTOGIROS. diente de la velocidad de avance de la aeronave, podría elaborar un aparato libre de pérdidas. En busca de este diseño, recordó juguetes muy antiguos que volaban siguiendo un principio similar al molinete y probó las diferentes configuraciones de perfiles y ángulos de ataque, que le permitieron elaborar la teoría de la auto-rotación, que es el principio de vuelo del autogiro. Ya en 1923 había hecho un aparato que volcó durante el despegue, hasta que dedujo que se debía a la sustentación asimétrica del disco rotor y le aplicó una articulación tipo bisagra en la raíz de cada pala del rotor, para permitir la libre oscilación de las mismas -batimiento- e hizo que el sistema de comando se volviera mucho más manejable. A través de sucesivas mejoras, tanto en el sistema de control como en la disposición del rotor, llegó a elaborar una máquina muy versátil, que podía despegar en trechos muy cortos o verticalmente, aterrizar en lugares imposibles para un avión y llegar a velocidades del orden de los 160 km/h. ¡Hasta hubo versiones de autogiros sobre flotadores! El autogiro de La Cierva, se fabricó en los EE.UU. por convenio con Harold Pitcairn, un entusiasta que desarrolló mucho este aparato. Kellet fue otro fabricante norteamericano que hizo unos magníficos aparatos –algunos de ellos adaptados para observación militar–. Los mejores autogiros se hicieron en los finales de los años 30 y consistían en un fuselaje similar al de un avión, con un tremendo motor radial delantero y una gran hélice. A diferencia del avión, tenía un rotor en la parte superior y timón conven1.4. Última configuración del Rotachute Mk IV, creación del austríaco Raoul Hafner para los ingleses, durante la II° Guerra Mundial.. 16.

(19) CAP. I — Antecedentes. 1.5. Arriba, autogiro La Cierva C.19, volando sobre Inglaterra. 1.6. En recuadro, el español Don Juan de La Cierva y Codorniú, inventor del autogiro.. cional –aunque algo más pequeño– en la parte trasera. Por lo general tenían ruedas grandes y un tren de aterrizaje muy fuerte y algunos hasta tenían unas pequeñas alas. Podían desarrollar altas velocidades para la época, llevar cargas importantes, aterrizar en casi cualquier parte y despegar dando un salto. El paso variable en las palas le confería al autogiro, la capacidad de despegar dando un salto (jump take off) y el manejo de la incidencia en los instantes previos al aterrizaje le otorgaban también la habilidad para aterrizar verticalmente. Esta es una innovación que disponían los autogiros de la época de oro y que los hacía sumamente versátiles. Se hicieron montones de demostraciones de aterrizaje en azoteas de edificios en pleno New York y despegues desde lotes de estacionamiento repletos de autos. Inclusive el mismo Pitcairn aterrizó y despegó del jardín de la Casa Blanca, en Washington, D.C. Estas y otras características que veremos luego, llevaron al autogiro a competir durante casi dos décadas con los mejores aviones, en ciertos servicios muy puntuales, como ser el de la observación militar y naval. También fueron bastante utilizados por el correo estadounidense (Post Office), en particular el Kellet. Ya en tiempos más cercanos, hubo autogiros que incorporaron jets en los extremos de sus rotores. De esta manera obtenían una prerrotación importante que les permitía despegues verticales y mantener un poco de potencia constante en el rotor –característica que mejora mucho el vuelo–; con la ventaja sobre el helicóptero, de 17.

(20) LA BIBLIA DE LOS AUTOGIROS. no necesitar rotor de cola por no haber torque que compensar. Estos aparatos, podían despegar y aterrizar verticalmente en lugares reducidos, con sus rotores bajo potencia (bastante ruidosos) y luego, en vuelo, conmutarlos a la autorrotación plena. Incluso algunas de estas máquinas se usaron para el transporte rutinario de pasajeros (Inglaterra) y observadores militares (EE.UU.) Hay excelentes libros en español acerca de las máquinas de De la Cierva. Philip De Vleeschouwer, aficionado belga, me comunicó vía internet, que el mejor a su entender era «Juan de la Cierva y el autogiro», de Enrique García Albors; además de otro llamado “Juan de la Cierva y su obra”, de José Warleta Carrillo. Hay mucho material en la obra “Historia de la aviación española” de las publicaciones del Instituto de Historia y Cultura Aeronáutica de España, y en un trabajo de Beatríz Pecker y Carlos Pérez Grange “Crónica de la aviación española”. Los estudiosos de estas máquinas tienen excelentes fotos y notas para gratificarse. Además de estos libros, Philip me recomendó el sitio de Daniel Gallego López, en internet, que vale la pena visitar: http://www.craftair.com/delacierva/. Tiene mucha información y magníficas fotograf ías. Sin embargo, no hay nada en español acerca de las máquinas de empuje, del tipo Bensen. Por eso me decidí a escribir esta obra.. 1.7. Autogiro Kellet, despegando desde una azotea en los EE.UU.. 18.

(21) CAP. I — Antecedentes. He aquí lo que dicen las enciclopedias y libros especializados, acerca del autogiro y su inventor Don Juan de la Cierva: «AUTOGIRO: (Autós y Gyros) Aparato de concepción intermedia entre el avión y el helicóptero inventado por el ingeniero español La Cierva en 1922. Como los aviones, posee fuselaje y hélice propulsora de eje horizontal. Las alas se reemplazan por aspas giratorias que se montan sobre un molinete de eje vertical. Estas tienen incidencia variable según leyes establecidas. Pero el molinete no es accionado, como en el helicóptero, por un motor: se lo lanza en el momento del arranque y el despegue, y su rotación muy lenta se mantiene después sin efecto motor. Puede despegar en pocos metros y aterrizar en la vertical, sin necesidad de aeródromo. La Cierva, que cuando hizo las primeras pruebas no poseía práctica alguna de piloto, ideó este aparato por deducciones matemáticas.» (Diccionario enciclopédico Quillét 13° edición, Tomo 2, Pág. 188). «LOS AUTOGIROS no tienen conducción mecánica del rotor (salvo en algunas ocasiones antes de descender en barrena), pero utilizan un sistema distinto de propulsión, normalmente movido por una hélice mecánica. Este sistema impulsa la máquina hacia adelante, de manera que el flujo de aire a través del rotor, provoca que gire solo. El aire fluye oblicuamente hacia arriba a través del disco rotor.» (Enciclopedia temática Guiness Pag. 351). «AUTOGIRO: Una aeronave con hélice rotativa horizontal no motorizada, en un eje por arriba del fuselaje, que provee elevación de la máquina; con propulsión hacia adelante provista por una hélice convencional: Superado en la mayoría de las aplicaciones por el helicóptero. También llamado Autogyro, Gyrocóptero, Gyroplano. (Antiguamente 1920/25 una marca registrada).» (Webster’s Dictionary, Pag. 140). «AUTOGIRO: (También Autogyro) Una antigua forma de helicóptero con palas libremente rotativas y una hélice» (Oxford Dictionary Pag. 90). «AUTOGIRO: Aeronave de alas móviles en forma de hélice (rotor) que giran por la fuerza del aire y proporcionan la necesaria fuerza de sustentación. El primero fue construido por el esp. J. de La Cierva en 1923.» (Gran enciclopedia Salvát, Pag. 144). «GYROCOPTEROS (Autogiros) En 1923, Juan de La Cierva de España, tuvo éxito en volar con un autogiro. A diferencia del helicóptero, que llegó casi 20 años después, su rotor no está alimentado por la potencia del motor, pero al igual que el helicóptero, las palas proveen sustentación para el vuelo. El rotor gira a modo de molino de viento por la corriente de aire creada por el avance. En vuelo se mantiene en estado constante de autorrotación. El avance se produce por una hélice convencional movida por un motor de gasolina. Los autogiros mas modernos tienen un sistema que envía potencia al rotor, para girarlo a velocidad tal que genere sustentación antes de iniciar la carrera de despegue. Luego el sistema se desconecta, y la potencia se envía solo a la hélice. Dado que el rotor no tiene potencia aplicada en vuelo normal, es imposible para el girocóptero, como también se lo conoce al autogiro, mantener vuelo estacionario o despegar verticalmente. Debido a que el rotor carece de potencia, no existe el problema del torque. Los 19.

(22) LA BIBLIA DE LOS AUTOGIROS. comandos operan como el timón de un avión. El control direccional se obtiene torciendo el disco rotor hacia donde se quiere ir, aplicando una fuerza mecánica desfasada 90° del punto de reacción. Sus limitaciones hacen incompatible al autogiro como aeronave para el transporte regular de pasajeros a largas distancias. Sin embargo, todos los años, un gran número de aficionados de la EAA (la Asociación de Aeronaves Experimentales) se reúne en Oshkosh, Wisconsin, para efectuar exhibiciones de vuelo con este tipo de aeronaves. Los fabricantes gustosamente efectúan demostraciones de vuelo y los pilotos aseguran que son mucho más fáciles de volar que los aviones» (Van Sickle’s Modern Airmanship, 7° edición, Pag. 875) Poco antes de la guerra, De la Cierva, había muerto (ironía del destino: en un accidente de aviación en una línea aérea entre Londres y Alemania, a causa de una pérdida de sustentación a baja altura, ocasionada por la plantada de un motor) y Pitcairn se había visto envuelto en un mal negocio con el gobierno norteamericano (cediendo gratuitamente las patentes de su helicóptero, para uso patriótico), del que no pudo recuperarse. Poco después falleció a raíz de un accidente por mal uso de un arma de fuego. Apenas terminada la guerra, ocurren dos hechos: 20.

(23) CAP. I — Antecedentes 1.8. Izquierda, el Dr. Igor Bensen en su gyrocopter B7M con comando directo. 1.9. Derecha, el Dr. Igor Bensen.. 1) Un ingeniero ruso-norteamericano trabajaba en la General Electric y había piloteado autogiros La Cierva y Pitcairn. 2) Un Rotachute de Hafner es enviado a los EE.UU., desde Inglaterra, para su evaluación en General Electric. El ingeniero Igor Bensen, recibe el Rotachute para estudiarlo y en el acto descubre que es muy parecido al FA-330 de los alemanes, que también conocía. Estudia a fondo los principios de la autorrotación y los diferentes perfiles y tamaños de rotor y elabora los informes. A mediados de los ’50 se retira de la General Electric y tras un breve paso por Kaman Aircraft Industries, funda su propia empresa; quizá ayudado por la fuerte política antisoviética de los EE.UU. de ese entonces, que lo marginaba de cuanto proyecto importante había por su condición de ruso. Apenas en su nueva actividad, Bensen construye su primer autogiro, para ser remolcado por un automóvil y probar en él, diferentes configuraciones de rotor y cabezal. A partir de estas pruebas aparecen ulteriormente el B7 “Gyroglider” y su versión motorizada el B7M equipada con un motorcito Nelson de 42 Hp, luego reemplazado por un Mc Culloch de 72 HP (en realidad tenía bastante menos potencia). Ambas máquinas estaban construídas en perfilería de aluminio que en los EE.UU. vende la Reynolds en negocios de hobby. El B7M se manejaba con un comando que salía del rotor hacia abajo por delante del piloto y tenía un acelerador tipo motocicleta. Corrían los años 56 ó 58 y este es el aparato que ví en aquella vieja revista Me21.

(24) cánica Popular cuando tenía unos 10 años. Como la marca “Autogiro” la había registrado Don Juan de la Cierva, Bensen bautizó a su invento como “Gyrocopter” y los términos gyro, autogyro y gyrocopter son para los angloparlantes lo mismo que autogiro para nosotros. Ahora que sabemos que este es el famoso girocóptero Bensen, podemos notar cuán fuerte fue la influencia del aparato alemán FA-330 en su diseño. Pues bien, el girocóptero de Bensen, a su vez tuvo influencia decisiva en los autogiros que se fabricaron y se siguen fabricando actualmente. El aparato que usted fantaseó en sus sueños y que yo logré poner a mi alcance, es en definitiva el autogiro Bensen o los derivados que generó con ligeras variantes. A este aparato nos vamos a referir en el resto de esta obra, pero vamos a seguir tocando puntualmente y en forma comparativa a los demás.. 1.10. Rotachute Mk I. 22.

(25) Capítulo II. El autogiro deportivo moderno. CARACTERÍSTICAS • Suele ser monoplaza y liviano (unos 130 kg.) y carga con un piloto de hasta 120 kg. (pilotos de mayor peso pueden usar rotores de mayor diámetro y/o mayor potencia en su motor). Los biplazas, más raros, suelen pesar unos 40 kg. más. Mi autogiro “Rara Avis” carga hasta 140 kg., por lo que sólo es monoplaza conmigo encima (110 kg.), pero es capaz de llevar dos personas más livianas. • Puede ser construído de tubos de aleación de aluminio 6061-T6 de sección cuadrada de unos cinco centímetros por lado y de unos 3,2 milímetros de pared. • Está impulsado por un motor de entre 40 y 100 h.p., para los monoplazas, y entre 65 y 160 h.p. para las máquinas biplaza. Típicamente un autogiro monoplaza usa un motor Rotax de 50 a 65 h.p. y un biplaza una conversión de motor Subaru de 120 h.p. Mi autogiro usa un motor Volkswagen de 2,2 litros, de unos 80 h.p. • Tiene un diámetro de rotor de unos siete metros (monoplaza) y nueve metros (biplaza). Mi autogiro usa un rotor de aluminio de ocho metros. También hay rotores de madera y PRFV (Plástico Reforzado con Fibra de Vidrio) ó combinaciones de estos materiales. • Por lo general tiene un rotor de tipo “sube y baja” (seesaw rotor), de dos palas. El paso fijo del rotor suele estar determinado por el diseñador, habitualmente entre cero y tres grados de incidencia. • Un detalle importante es el empuje estático del motor. Es necesario que el grupo motopropulsor (motor y hélice), genere un empuje del cincuenta por ciento del peso del aparato, como mínimo. • La velocidad de vuelo en crucero es del orden de los ochenta kilómetros por hora. Con la utilización de carenados aerodinámicos y motores más potentes, de elevado empuje estático acoplados a hélices de paso variable, se obtienen velocidades mayores, de unos ciento sesenta kilómetros por hora, pero el autogiro se vuelve muy sensible a los comandos y fatigoso de mantener en rumbo. • Con ciertas correcciones, como ser el uso de rotores chicos y el balanceo cordal del rotor entre otras cosas, se puede optimizar la máquina para velocidades más altas; pero entonces, deja de ser adecuada para el vuelo lento. El encanto del autogiro es su capacidad para volar despacio. 23.

(26) LA BIBLIA DE LOS AUTOGIROS. 2.1.a y b. Vista de frente y perfil, de una máquina Air Command biplaza.. VENTAJAS DEL AUTOGIRO • No entran en pérdida de sustentación. • No entran en tirabuzón accidentalmente; pero se puede hacer si uno quiere. • Pueden volar muy despacio (según la potencia, carga e incidencia del rotor, hay máquinas que vuelan a menos de 15 km/h, de velocidad mínima). • Despegan y aterrizan en lugares imposibles para un avión. Un piloto experimentado con apenas un poco de viento, pone en tierra su autogiro casi sobre la vertical y lo despega desde cualquier camino vecinal, banquina o potrero. • Pueden volar con vientos del orden de los 30 a 40 km/h y soportan las ráfagas que mantienen en tierra a los aviones chicos. Con viento sostenido de unos 30 km/h es sumamente placentero despegar en 20 metros, mantenerlo estacionario a baja altura, aterrizar detenido sobre la vertical y... volar hacia atrás. • Son muy ágiles. En las convenciones donde suelo ser invitado, siempre hago giros y contragiros en el mismo circuito y si el viento ayuda, un poco de vuelo estacionario y algunos tirabuzones –muy fáciles de hacer y divertidos–. Luego aterrizo en un lugar ridículo para un avión. • Son extremadamente divertidos de volar. • Son muy seguros, asumiendo que Ud. tomó buen entrenamiento para manejarlos. Caídas con vuelco, golpes del rotor contra el piso, choques contra alambrados, generalmente no producen más que algunos rasguños. Aunque el aparato quede deshecho. No existe la “curva de hombre muerto” (dead man curve) del helicóptero, ya que al volar siempre en autorrotación, pueden asumir una plantada de motor desde cualquier altitud. • Son aeronaves simples en esencia. Hacen un 80% de lo que puede hacer un helicóptero, sin paso colectivo, paso cíclico, rotor de cola, etc. Todo está a la vista. • No ocupan lugar en el hangar. Mi máquina fue guardada “de favor” por mi amigo Ernesto, porque entra por una ranura del portón y el rotor queda por encima de los aviones. • Son fáciles de transportar. Sólo se debe sacar el rotor y subirlos a un trailer. 24.

(27) CAP. II — El autogiro deportivo moderno. • Son aparatos económicos. Puede fabricarse su autogiro completo por menos de siete mil dólares, pero también depende de su habilidad y disponibilidad de materiales. Un entendido en mecanizado, con tiempo e ingenio, puede fabricarse un autogiro biplaza por menos de la mitad de esta cifra. Ya hay aparatos comerciales biplaza para uso observacional y policial, a una quinta parte de lo que cuesta un helicóptero. DESVENTAJAS DEL AUTOGIRO • Necesitan mucha potencia para volar –casi el doble que un avión– por su disposición poco eficiente de rotor. • No pueden efectuar vuelo estacionario (hoovering) como un helicóptero. • Son mas lentos que un avión. • Pueden tener actitudes de vuelo peligrosas para alguien que no sepa manejar autogiros, tales como el sobreempuje (push-over) y las oscilaciones inducidas por el piloto (P.I.O. - pilot induced oscillation). EN DEFENSA DEL AUTOGIRO Las desventajas enumeradas anteriormente, tienen estas contrapartidas: • La potencia que necesitan, si bien es mayor que la de un avión, es mucho menor que la de un helicóptero. • No obstante que no pueden efectuar vuelo estacionario (hoovering), pueden hacer el 80% de lo que hace un helicóptero a menos de una quinta parte del costo. • Son lentos comparados a un helicóptero con el triple de potencia. La velocidad de vuelo es similar a la de un avión del tipo ultraliviano. • Las actitudes de vuelo –que se soslayan entrenamiento mediante– se compensan con creces con el hecho de brindarnos más horas de diversión, cuando los aviones no pueden salir del hangar por el viento o las turbulencias. Y no nos olvidemos de su imposibilidad de entrar en pérdida. • Por otra parte, los diseños modernos (autogiros de tracción y máquinas con la línea de empuje que coincide con los centros de gravedad y arrastre aerodinámico) han resuelto estas actitudes, que solo existen para quienes las aceptan como parte del aparato que han elegido. CONFIGURACIÓN DEL AUTOGIRO Los autogiros –nos referimos a los autogiros deportivos tipo Bensen o sus derivados– suelen ser monoplaza y llevan un motor que los empuja, aunque también hay autogiros que llevan un motor de tracción y un fuselaje parecido al de un avión, como los antiguos aparatos de La Cierva. A mí me gustan los aparatos que se asemejan al Bensen, pero hay una concordancia casi unánime respecto a los autogiros de tracción. Son muy estables y no tienen posibilidad alguna de sufrir un percance por sobreempuje (push-over), debido a que la línea de tracción se encuentra a la misma altura que su centro de gravedad. También tienen posibilidad de acomodar una hélice mas grande por su disposición de tren 25.

(28) LA BIBLIA DE LOS AUTOGIROS. 2.2. Moderno autogiro de empuje (RAF). de aterrizaje, con lo que aprovechan mejor la potencia de sus motores. Hay fabricantes de autogiros de tracción, modernos, que asemejan a un avión pero con rotor. Todos los que poseen o volaron uno de estos aparatos, afirman que tienen el mejor vuelo que se puede concebir. Los autogiros de tracción, técnicamente son irreprochables, pero a mí me gustan por su aspecto y pequeño tamaño, los autogiros de empuje. En esta obra nos vamos a referir precisamente, a éstos aparatos, tipo Bensen; pero al final, he invitado al experto de los EE.UU., Ron Herron, que diseñó una soberbia máquina de tracción, el RotoPup –una de las cuales a la hora de ampliar esta edición, acababa de batir el record mundial de distancia de vuelo y el de altitud– para que nos cuente un poco sobre ella. El corazón de un autogiro es el rotor. Todo lo demás es secundario y está para soportar, gobernar o desplazar al rotor. Podemos decir, casi sin temor a quivocarnos, que en un autogiro… todo gira en torno al rotor. El rotor va montado en el cabezal giratorio (rotor head) sobre un taco (teeter block) que baja la base del balancín (hub bar) de ambas palas (rotor blades) –unos 5 cm. en las máquinas monoplaza– y que está atravesada por un bulón de unos 9 mm. de diámetro, sobre el que articula el rotor y del que depende su vida –por eso es un buen bulón– llamado teeter bolt o Jesús bolt, en inglés. Nosotros lo llamaremos “bulón articulante”. La altura de este bloque genera una distancia entre la base del balancín y el bulón articulante, que los norteamericanos denominan undersling. 26.

(29) CAP. II — El autogiro deportivo moderno. No tenemos términos precisos en español para definir estas piezas, que por otra parte sí lo tienen en otros idiomas. Es de esperar que con la difusión de esta actividad aparecerán términos más adecuados. En lo posible acompañaré la palabra en inglés y francés al menos en la primera vez que la use, para que si el lector toma contacto con revistas especializadas o libros extranjeros, no caiga en la traducción literal que le brindará el diccionario. Por lo pronto, la palabra “sobreempuje” en reemplazo de push over, me pertenece y la empleo en cuanta oportunidad tengo. La parte inferior del autogiro, es la quilla (keel), que se encuentra dividida por el eje (axle) del tren de aterrizaje (landing gear) y el mástil (mast), que salen aproximadamente del mismo lugar. En las máquinas de aluminio, del tipo Bensen, estas piezas se unen con placas de aluminio (cluster plates). El mástil y a veces el eje, se hacen ahora con dos caños lado a lado de 2,5 x 5 cm. (1 x 2”) en reemplazo del mástil antiguo de 5 x 5 cm. (2 x 2”) y se llama mástil redundante (redundant mast). Del mástil hacia adelante hay un asiento (seat) y hacia atrás el motor (engine). En la cola hay un timón de dirección (rudder) y eventualmente un estabilizador horizontal. En el extremo del botalón de cola, hay una ruedita (tail wheel) que toca contra el terreno cuando el autogiro está en reposo. Al sentarse el piloto en su asiento, el 2.3. Antiguo autogiro de tracción (Pitcairn). 27.

(30) LA BIBLIA DE LOS AUTOGIROS. peso del mismo aplica una carga de unos 20 kilogramos a la rueda delantera (front wheel) y ésta toca el piso. En el tope del mástil hay una pieza que sostiene al rotor llamada cabezal (rotor head), unida al mismo por las cartelas del cabezal (head plates). El cabezal tiene en el interior un rodamiento (bearing) muy fuerte y preciso por donde pasa un bulón de 1/2” (12,7 mm.), que parece poco pero es mucho más que lo que hace falta. Digamos de paso, que en los años 50, se hizo una prueba de un cabezal Bensen equipado con un cojinete de bolas –rulemán– de doble hilera 5206K y bulón de 1/2” (12,7 mm.) de diámetro, de grado aeronáutico y se requirió ¡una fuerza de más de 7 toneladas para romperlo! “No obstante la fortaleza estructural del cabezal rotor, debe inspeccionarlo con detenimiento –al igual que a los bulones que articulan y giran el rotor–, antes de emprender su sesión de vuelo.” Sobre la quilla, hacia delante, va sentado el piloto. En general sobre un asiento que al mismo tiempo es el tanque de combustible (fuel tank). Esto ayuda a mantener fijo el centro de gravedad independientemente del combustible que tenemos. También provee una línea de contornos suaves especialmente hacia atrás y por debajo, para que la hélice tome aire aerodinámicamente limpio y despejado, lo que redunda en su eficiencia. Los tanques suelen ser de unos 19 litros, debido a que en los EE.UU. existe una normativa de la FAA (Federal Aviation Administration), la autoridad aeronáutica de los EEUU; llamada excepción FAR 23 que estipula que todos los aparatos de menos de 115 Kg. (224 lbs), que lleven menos de 19 litros de combustible (5 galones) y vuelen a menos de 101 km/h. (55 nudos), no necesitan estar inscriptos como aeronaves ni requieren licencia alguna para ser piloteados. Demás está decir, que muchos vuelan sin licencia y que la FAA se entera que un aparato no cumplía con la excepción FAR 23 cuando son pesados… los restos del accidente. En nuestras latitudes las cosas son diferentes. Las autoridades de aviación lo someterán a exámenes médicos como si se tratara de un aspirante a astronauta. También lo obligarán a tributar como propietario de aeronaves, e incluso será molestado por los agentes de recaudación impositiva, sospechoso de tener una gran fortuna oculta. Aunque solo vuele barriletes. Pero volvamos al tema de la configuración básica de un autogiro. Es probable que su tanque de combustible sea un bidón, bien asegurado con goma elástica, detrás de un sillín de plástico. Detrás del piloto, a sus espaldas, está el mástil y detrás del mástil un motorcito de unos 50 h.p. que, aunado a su hélice, proveerá el empuje estático (static thrust) necesario (aproximadamente la mitad del peso del aparato) para un vuelo placentero. Atrás de todo esto, dijimos, habrá un timón y muy posiblemente –con seguridad después de leer este libro– un estabilizador horizontal (horizontal tail). 28.

(31) CAP. II — El autogiro deportivo moderno. Rotor (Rotor) Cabezal (Rotor head) Mástil (Mast) Control cíclico (Ciclic tubes). Asiento - tanque de combustible (Seat - fuel tank) Bastón de mando (Joystick). Motor (Engine). Hélice (Propeller) Empuje (Thrust) Timón de dirección (Rudder). Acelerador (Throttle). Pedales (Rudder pedals) Aleta de compensación (Trim tab) Rueda delantera (Front wheel). Cartelas (Cluster plates) Quilla (Keel). Estabilizador horizontal (Horizontal tail). Tren de aterrizaje principal (Main landing gear). Rueda de cola (Tail wheel). 2.4. Descripción de un autogiro tipo Bensen. Los pies del intrépido piloto descansan sobre los pedales (rudder pedals) que controlan al timón y eventualmente a la rueda delantera. Entre las piernas del piloto está el bastón de comando (joystick) y su mano izquierda sostiene la palanca de control del acelerador del motor (throttle). El valiente gironauta está vestido con ropa de vuelo de colores muy visibles y lleva un casco integral. En invierno, lleva un rompeviento de nylon y guantes. EL ROTOR La magia del autogiro, está en el rotor. El rotor de un autogiro es en realidad un ala giratoria. Así la concibió De la Cierva hace más de medio siglo, como medio de evitar el desplome de un avión a bajas velocidades. El rotor –o mejor dicho, la configuración rotor/cabezal– funciona por sí solo, con la misma velocidad de avance de la aeronave, aunque se requiere una pequeña ayuda –prerrotación– para que inicie este proceso. Una vez iniciada la autorrotación, el rotor se hará cargo de todo el trabajo. Si Ud. carga un amigo en su máquina, el rotor girará más rápido para sustentar a ambos. Si Ud. inicia un viraje que lo hace sentir más pesado en su asiento, también el rotor 29.

(32) LA BIBLIA DE LOS AUTOGIROS. aumentará su velocidad para compensar la demanda de carga. El rotor articulará en su bulón articulante para compensar la diferencia de velocidades relativas entre el aire de la pala que avanza y la que retrocede. El rotor compensará tanto la fuerza de Coriolis –que a veces endurece y hace vibrar los comandos del helicóptero– como la precesión giroscópica que obliga a los diseñadores a aplicar las órdenes al rotor demoradas 90° hacia atrás del giro. Todo por sí solo. Esa es la magia del rotor. Para ello, solo le pide un pequeño envión antes y un poco de velocidad de avance durante el vuelo. Los rotores de los antiguos autogiros de La Cierva, eran de tipo multipala, así como los de algunas máquinas comerciales mas modernas, como el J2 Mac Culloch y el Air & Space 18A. Los rotores de dos palas que trabajan sobre una articulación universal, son también llamados “Rotores Young” en nombre de Arthur Young, que estudió su diseño y lo puso en práctica para la Bell; aunque el verdadero precursor de este rotor fue un norteamericano: Gerard P. Herrick, que lo empleó en 1931 en un avión que disponía en su parte superior de un rotor fijo, que oficiaba tanto de ala superior de un biplano como de rotor para despegues casi verticales. Este avión se llamaba “Vertaplane” y transicionaba desde su configuración autogiro a biplano en pleno vuelo, de una manera parecida a lo que hace hoy día el “Cartercopter”, del cual hablaré al final de esta obra. También a los rotores oscilantes de dos palas se los llama “rotor seesaw”, en razón a parecerse su balancéo al “sube y baja” (en inglés: seesaw) de los parques infantiles. La diferencia fundamental entre el rotor de un autogiro y el de un helicóptero, es que el primero, toma aire desde abajo y el segundo toma el aire desde arriba. Por eso, durante el vuelo, el autogiro tiene su rotor inclinado hacia atrás (algo menos de 10°) y el del helicóptero vuela inclinado hacia adelante. El experto norteamericano Chuck Beaty me dijo en una charla privada, que considerara cuando pensara en rotores de helicópteros y autogiros, que uno era un ventilador y el otro un molino de viento. Cuando un helicóptero tiene una falla de motor, su piloto debe iniciar –rápido– una maniobra denominada autorrotación, que consiste en bajar al mínimo el paso colectivo –palas casi horizontales– y mantener una velocidad tal, que sostenga las rpm del rotor. Al llegar a tierra, un rápido y bien calculado aumento del paso colectivo, debidamente coordinado con un manejo adecuado del bastón, amortiguará el to30.

(33) CAP. II — El autogiro deportivo moderno. 2.5. “Vertaplane” de Gerard P. Herrick, durante su primera conversión de ala fija a ala rotativa.. que contra el terreno. Para colmo, hay una altura y/o una velocidad mínimas para poder efectuar esta maniobra. Si no hay mucha altura, debe haber buena velocidad y vicecersa. Esta ecuación se llama “curva del hombre muerto” (dead man curve). Los pilotos de helicóptero gastan una cuarta parte del tiempo –y del costo– de su curso de aprendizaje, practicando esta maniobra. Los instructores la enseñan con recelo, porque el alumno muchas veces termina despedazando el helicóptero al tocar tierra con demasiada velocidad de avance o –muy a menudo– nivelando a excesiva altura. Eventualmente los estudiantes, además de llegar al piso con exceso de velocidad de avance, lo hacen algo atravesados –crab angle–, lo que puede conducir a toques del rotor contra el suelo y a la eventual destrucción del aparato. Otros instructores solo enseñan la autorrotación a mucha altura y abortan el toque de la máquina contra el terreno, total solo falta un poquitín más. Otros asisten los comandos de manera tán directa que el alumno no tiene oportunidad de tener sensación de la maniobra. Al final, todos aprueban el curso y salen pilotos, que si tienen una plantada, en el mejor de los casos deshacen su máquina. Como un autogiro vuela siempre en autorrotación; en caso de quedar sin potencia súbitamente, el piloto solo debe mantener la nariz abajo y conservar la velocidad. Al llegar a tierra, un tirón del bastón lo posará en el suelo como los halcones. 31.

(34) LA BIBLIA DE LOS AUTOGIROS. No existe la curva de hombre muerto para los autogiros. Cualquier momento es adecuado para inclinar la nariz y descender en planeo, bajo pleno control. De hecho, a poco de aprender a volar en un autogiro, casi todos los pilotos preferimos aterrizar con motor reducido, para disfrutar del ruido del rotor, antes de tocar tierra en un punto diminuto para un avión. El aterrizaje del autogiro, es absolutamente instintivo. Al revés de los aviones, es la parte fácil del vuelo. Ud. podría poner una persona que no sabe pilotear, al mando de un autogiro e indicarle por un intercomunicador que velocidad debe mantener y cuando nivelar. Aterrizará como un piloto consumado. A la gente le encanta ver aterrizar un autogiro, se posa tan elegantemente y casi sin velocidad alguna en el suelo y se queda ahí, detenido. Despegar un autogiro, es otra cosa… Luego les explicaré. LA AUTORROTACIÓN El fenómeno de la autorrotación es el aporte esencial de nuestro héroe Don Juan de La Cierva. Les voy a explicar en un diagrama de vectores las fuerzas que lo producen, pero para entenderlo mejor, deberían presenciar el arranque de un autogiro. Basta verlo una sola vez para comprenderlo. Las palas, que tan perezosamente se ponen en marcha al principio, van cobrando fuerza y rigidez a medida que se acelera la velocidad de avance y de pronto se dejan de ver. Se vuelven invisibles por la velocidad de rotación y ahí nomás tenemos una tremenda fuerza ascensional. Parto de la base que usted es un aficionado a la aviación deportiva y conoce los. 2.6. Vectores de un autogiro.. Fuerza resultante. Sustentación. Viento relativo generado por el movimiento de la aeronave. Viento relativo resultante. Plano de rotación. Arrastre Viento relativo. 32. Eje de rotación. Viento relativo generado por el movimiento del rotor.

(35) CAP. II — El autogiro deportivo moderno. Eje de rotación Fuerza resultante Sustentación Viento relativo Arrastre. Plano de rotación. Viento relativo generado por el movimiento del rotor. Viento relativo generado por el movimiento de la aeronave. Viento relativo resultante. 2.7. Vectores de un helicóptero.. principios por los cuales sustenta un ala. Lo digo en plural, porque muchos no lo saben o lo olvidaron: la sustentación está condicionada al principio de Bernoulli (diferencia de presiones entre el intradós y el extradós del perfil) y al grado de incidencia del plano –ángulo de ataque– bajo las leyes de la mecánica de Newton. Esto no sería posible totalmente, sin la existencia de un fenómeno, relativo a la adherencia del aire a la superficie del perfil. Es el efecto Coanda, en honor a su descubridor Henry Coanda, f ísico rumano fallecido hace unos 20 años. Adolfo H. Bikkesbaker –www.baaer.com.ar–, nos aclara que la sustentación del perfil alar (el rotor es esencialmente un ala) es perpendicular al viento relativo . El arrastre o resistencia (drag) tiene la misma dirección y sentido que el viento relativo y es de pequeña magnitud, para el ángulo de ataque del perfil –usualmente entre 0° y 2° grados medidos desde la base– a velocidad de vuelo en crucero. El viento relativo de avance viene desde abajo, porque el disco rotor gira sobre el aire con un ángulo de ataque de unos 10 grados y está avanzando muy rápido –la parte externa del rotor gira a una velocidad tangencial de unos 500 km/h.– Estudiando el diagrama, podemos notar que la resultante de fuerzas termina en un punto por delante del eje de rotación del perfil y por lo tanto, tirando de él y ocasionando el giro del mismo. En la práctica, las partes externas del rotor no intervienen en la autorrotación; porque el arrastre por efecto de la elevada velocidad, se vuelve superior a la fuerza autorrotante, pero sí contribuyen en una gran medida a la sustentación. La autorrotación propiamente dicha, es dominio de la parte central de la pala; la parte interior tiene 33.

(36) LA BIBLIA DE LOS AUTOGIROS. escasa velocidad. En realidad la teoría de la autorrotación, es bastante más compleja, e involucra mucha ingeniería que escapa a esta obra, pero basta que Ud. sepa que es un principio bien comprobado y que funciona a las mil maravillas. Veamos ahora el diagrama de vectores para un helicóptero. Como el disco rotor trabaja con un ángulo de incidencia negativo –no olvidemos que el helicóptero avanza empujando el aire hacia atrás y sustenta empujando el aire hacia abajo– y tiene potencia aplicada al mismo, el diagrama de vectores nos muestra una fuerza tirando hacia atrás del perfil. Por esta razón el piloto de un helicóptero, debe actuar con gran celeridad para iniciar la maniobra de autorrotación –¡a veces en menos de dos segundos!– no obstante que los rotores llevan un peso en el extremo exterior que les otorga cierto grado de inercia. La componente de fuerzas que hace girar alegremente el rotor de un autogiro, frena en segundos el rotor de un helicóptero en el aire. No crea el lector que todo son rosas para el autogiro. Hay dos fenómenos, a los que me referiré luego –el sobreempuje (push over) y la oscilación inducida por el piloto (PIO)–, que hicieron que en los primeros tiempos de la difusión de las máquinas de Bensen se mataran pilotos experimentados, capitanes, comandantes y hasta... ¡astronautas! Hoy día, los accidentes de PIO y sobreempuje se deben a una o más, de las siguientes condiciones: falta de entrenamiento, mala conducta o pobre ingeniería. Tenga en cuenta el lector, que el rotor, dentro de su sencillez; es una máquina extremadamente compleja, que constantemente maneja y permuta fuerzas, regido por leyes f ísicas muy intrincadas y no del todo bien comprendidas. Estas fuerzas deben ser dominadas con un solo toque del bastón de comando. Pero en este proceso tan sencillo, hay un sinf ín de hechos que debemos tener en cuenta: • El rotor debe trabajar siempre bajo fuerza de gravedad positiva. • El aire debe entrar siempre por debajo y salir por arriba del rotor. • La velocidad de avance debe estar condicionada a la de rotación de las palas. • Las entradas de comando del piloto, demoran unos instantes en hacerse efectivas. • La reacción del aparato a las entradas de comando es un poco exagerada. Hay estudios bien fundamentados –algunos de ellos al final de esta obra– de las causales de los accidentes y las prácticas de ingeniería que posibilitaron el diseño de aparatos que son inmunes a estas actitudes. Hoy día, se puede decir que si Ud. vuela una máquina que es propensa a la PIO y al sobreempuje, es porque quiere hacerlo. EL PERFIL ALAR El autogiro usa un perfil alar de tipo plano-convexo de doble curvatura (reflex), que se llama NACA 8H12, derivado del Clark Y. El Clark Y, que usó el Spirit of Saint Louis de Lindbergh en 1927 para cruzar el Océano Atlántico y es de uso muy común 34.

(37) CAP. II — El autogiro deportivo moderno. en las hélices. Es un perfil antiguo de los años 20; desarrollado por el coronel Virginius Evans Clark, que también era ingeniero, o mejor dicho, a pesar de ser militar (y tener que andar a caballo, gritar, tirar tiros y hacer todas esas cosas que hacen los militares), también era ingeniero. En aviación, los perfiles se designan por un código de números y letras, que indican el grado de curvatura, el espesor máximo, flecha, ubicación del punto de máxima presión, etc., respecto a la cuerda. Antiguamente las investigaciones de perfiles alares eran extremadamente empíricas y solo procuraban obtener hélices más eficientes y alas básicas. En aquellos tiempos, los investigadores como Gottingen y Clark, e incluso mucho antes los hermanos Wright; estudiaron los diversos diseños de ala para sus propias aplicaciones y los catalogaron con un número ó una letra a su antojo. Luego, la NACA (antecesora de la NASA), encargó al experto en aerodinámica Max Munk, un exhaustivo estudio de las formas básicas y sus combinaciones, y el Señor Munk no resistió el mal del bronce y catalogó a este perfil como M7 (Por Munk N° 7), aunque después tuvo el tino necesario para poner orden en el caos y catalogó a los perfiles con una codificación de cuatro dígitos como el que nos ocupa. A posteriori aparecieron estudios que abarcan perfiles para aplicaciones más específicas –por ejemplo, bajo rozamiento en una determinada velocidad–, catalogados con cinco dígitos y luego los perfiles especializados para uso supersónico, hipersustentadores y álabes de turbinas efectuados hace relativamente poco tiempo, que fueron catalogados con seis dígitos. El advenimiento de la era de los jets comerciales requirió el desarrollo de perfiles que permitieran la operación eficiente a velocidades en la vecindad de la del sonido (Mach .75 - .90), con bajos coeficientes de resistencia, que redujeron drásticamente el consumo de combustible y extendieron el alcance a destinos lejanos, con muy bajo costo. Precísamente, a esta familia de perfiles –los NACA de seis dígitos– se debe en gran medida la expansión que experimentaron los viajes en avión, poniéndolos al alcance de casi cualquier persona. A propósito, acá en la Argentina, conocí un chiflado, que fabricó un avión ultraliviano con vistas a su producción seriada. Cuando le pregunté acerca del perfil del ala, me contestó Fulano 18 (su apellido y un número). Como si los millares de perfiles catalogados por la NACA fueran poco para el. Me muero de ganas de poner el nombre y apellido de este señor, pero es un loco peligroso. Volvamos a nuestro querido perfil NACA 8H12. La característica básica de este perfil plano-convexo, es que tiene una actitud de entrada en pérdida (stall) muy gradual y con un comportamiento predecible. Este perfil, inicia la sustentación con un ángulo de incidencia de -1,5 grados, medidos desde la parte plana del intradós. Los escolásticos, toman como referencia la cuerda aerodinámica media, ya que trabajan con perfiles complejos y consideran la forma en planta de la pala o ala –que puede ser otra que la rectangular, presentando ahusamiento y por lo tanto, cuerda variable– y también la torsión geométrica (con ángulo de incidencia que va cambiando a través de la envergadura) y/o aerodinámica (con perfil que va variando). Para ellos 35.

(38) LA BIBLIA DE LOS AUTOGIROS. la sustentación empieza a -3° medidos desde la cuerda, pero nosotros vamos a referirnos siempre a la sustentación a partir de un perfil apoyado en una mesa, es decir desde su cara plana –o casi plana–. Estrictamente, esto es válido solo para palas con perfiles plano-convexos sin torsión geométrica, pero para la mayoría de los casos prácticos, es una buena aproximación al problema sobre el banco de trabajo y –por cierto–, hace más llevadera la vida del constructor aficionado. De manera que fijado a cero grados de incidencia desde la base (0°) el perfil 8H12 es fácil de arrancar a mano y ampliamente sustentador, ya que está a 1,5° de incidencia real. Si el autogiro cuenta con un prerrotador o prelanzador (dispositivo mecánico, que envía al rotor algo de potencia del motor, para facilitar la prerrotación) se podría aplicar una incidencia un poco mayor. Mi autogiro trabaja con un grado (1°) de incidencia positiva. Incidencias elevadas permiten que el aparato sustente un poco más y que también vuele a menores velocidades mínimas, pero lo vuelve más perezoso de entrar en plena autorrotación. Otra característica del perfil NACA 8H12, es que tiene su equilibrio casi en el punto de máximo espesor ubicado en el extremo delantero al 25% de la cuerda y que en ese punto (el cuarto delantero) se produce también el 75% de la sustentación. Por eso las palas del rotor van fijadas exactamente ahí, al balancín. Un poco más atrás, (al 27,8% para los detallistas) está el centro de presión. Cuando un perfil tiene su centro de equilibrio y el de presión en el mismo lugar, en este caso en el 25% delantero de la cuerda, se lo llama un “perfil de momento cero” (zero moment airfoil) y su característica es la estabilidad estática indiferente y estabilidad dinámica nula. Para un perfil dado, existe un punto cierto, respecto del cual el coeficiente de momentos es independiente del ángulo de incidencia, vale decir, tiene un valor constante. La existencia de este punto, llamado “centro aerodinámico”, fue demostrada teoricamente por Richard Von Mises –f ísico estudioso de los fenómenos que rigen el vuelo– en 1920. También demostró que para los perfiles alares usuales, el centro aerodinámico cae en las proximidades del punto del cuarto delantero de la cuerda. Este hecho sugiere que es deseable elegir este punto del 25% de la cuerda, como el punto de referencia para los momentos de cabeceo (pitching moments) que desarrolla el perfil y también para sujetar las palas del rotor. La condición precedente es casi una exigencia para su uso en helicópteros, debido a que si hay diferencias importantes entre el centro de equilibrio y el de presión, se manifiestan torsiones en el perfil, debido al gran alargamiento, que no pueden ser compensadas con tirantes internos como en el ala de un avión, ni usando materiales muy rígidos como las palas de las hélices. Estas torsiones crean minúsculos cambios variables de incidencia, que determinan la aparición de una vibración de alta frecuencia llamada flutter, muy destructiva. El pefil NACA 8H12 tiene la máxima sustentación a 10 grados medidos desde la cuerda y a 6 grados tiene la máxima eficiencia –mayor sustentación con el menor arrastre– (o dicho más rigurosamente, a este ángulo de ataque alcanza su máximo valor el cociente entre el coeficiente de sustentación y el coeficiente de resistencia 36.

(39) CAP. II — El autogiro deportivo moderno. Construcción de las palas del rotor del JT-2. Perfil simétrico NACA 0012. Dos mitades idénticas, pegadas en el medio.. Construcción de las palas del rotor de l ATE-3 y JT-5. Perfil asimétrico NACA 8-H-12. Mayor eficiencia en autorrotación. Peso para balance cordal. “Rowing” unidireccional para soportar cargas centrífugas y de flexión. Espuma de poliuretano, 3 densidad 70 Kg/m , como material de forma. Laminado a 45 grados con tejido bidireccional para resistencia a la torsión. 2.8. Dos rotores en corte: perfil NACA 0012, arriba, y NACA 8H12, abajo. Ambos del diseñador finlandés Jukka Tervamaki.. al avance, Cl/Cd o también L/D, del inglés Lift to Drag Ratio). El perfil 8H 12, no es ideal para usar en helicópteros (aunque de hecho, la letra H dentro de la nomenclatura del perfil, significa que fue estudiado para helicópteros y se lo usa, pero dentro de menores excursiones de paso colectivo que el 0012 porque el punto de presión, se desplaza con el ángulo de ataque, modificando el equilibrio del conjunto y ocasionando vibraciones en ciertos ángulos de paso colectivo, en particular a elevadas velocidades). Tiene en contrapartida, una elevada sustentación y excelente capacidad de autorrotación, aunque en el autogiro se lo eligió por su carateristica de entrada en pérdida gradual. En lugar de aquel, el helicóptero emplea el perfil NACA 0012 que es igual a dos de las partes superiores del perfil anterior unidas, formando un perfil simétrico tipo biconvexo. Este perfil sustenta bien a ángulos de unos 10 grados (medidos desde la cuerda, por ser un perfil biconvexo) y su punto de presión se mantiene en el lugar de máximo espesor (25% de la cuerda) dentro de ángulos de incidencia de bastante más amplitud. Hoy día hay perfiles asimétricos mucho más específicos para helicópteros que combinan las cualidades de ambas formas. No obstante las diferencias, hay helicópteros que vuelan con perfiles plano-convexos y autogiros que vuelan muy bien con palas de helicóptero descartadas. Un detalle es que en un autogiro las palas solo oscilan a ambos lados mediante 37.

(40) LA BIBLIA DE LOS AUTOGIROS. batimiento (flapping), sin esfuerzos torsionales. En un helicóptero, el paso cíclico le imprime al rotor grandes esfuerzos torsionales que debilitan la estructura de la pala y obligan a cambiarla o a repararla periódicamente. Entonces, en el autogiro se pueden usar palas desechadas durante el mantenimiento preventivo de un helicóptero, siempre que no tengan daños estructurales. A mediados de los ’60 en los EE.UU. se usaban mucho las palas de los helicópteros Hughes 269, e incluso había balancines (hub bar) adecuados para retenerlas y técnicas de recorte de los extremos para aligerarlas de su contrapeso que era excesivo para algunos autogiros. Hago mención a un detalle: los helicópteros suelen tener un poco de torsión negativa en las palas; es decir que el extremo tiene menor paso que la raíz. En el autogiro, si se usa torsión, es en el sentido opuesto; es decir menor paso en la raíz y mayor en el extremo. Por esto, estas palas de helicóptero, al ser usadas en los autogiros, se colocaban invertidas –son simétricas– para aprovechar su torsión, lo que daba como resultado que debían girar en sentido horario –vistas desde abajo– que es al revés que lo que se estila en el mundo civilizado. Esto, como se imaginará, ocasionó más de un dolor de cabeza a los fabricantes de prelanzadores. Los perfiles convencionales, de autogiro o helicóptero, pueden ser compensados para que reaccionen con brusquedad, haciendo que el peso recaiga en la parte trasera del perfil o con suavidad de manera inversa. Estos perfiles se llaman sub-compensados o sobre-compensados. Nosotros vamos a tratar siempre que nuestros rotores tengan su punto de equilibrio en el 25% delantero de la cuerda. La cola del perfil, llamada borde de fuga, suele tener una aleta continua que abarca toda o la mitad externa de la pala; llamada “reflex”. Esta aleta está muy levemente levantada respecto a la cuerda y otorga una compensación para una característica del perfil 8H12, que es su tendencia a sumergirse de naríz a elevadas velocidades. Ha habido casos de helicópteros que se desplomaron hacia adelante por falta de réflex en sus rotores. Debería saber, que la fuerza centrífuga que actúa sobre la raíz de las palas es del orden de varias toneladas. No dude que deben estar muy bien aseguradas al balancín. De hecho, es esta fuerza la que las pone tan rígidas en vuelo, cuando en tierra se las ve oscilar flojamente. El rotor tiene un suave ángulo o diedro hacia arriba que se corresponde a la conicidad del disco rotor cuando actúan sobre él la fuerza centrífuga y el peso de la aeronave. Por ello, el balancín está ligeramente doblado, con los extremos hacia arriba, concordante a los ángulos que tomará el rotor durante el vuelo. Usualmente el balancín tiene una conicidad (conning angle) incorporada del orden de los 2 a 4 grados. Por otra parte, el rotor bate a ambos lados sobre el bulón articulante, unos 6 grados, para compensar las diferencias de velocidad relativa del aire entre la pala que avanza y la que retrocede. Esto ocasiona una variación de ángulo de ataque de 1 a 3° para la pala que avanza y de 10 a 13° para la pala que retrocede, cuando el autogiro vuela a velocidades del orden de los 100 km/h. Si aumentamos mucho la velocidad, la pala que retrocede puede llegar a tomar ángulos de ataque por encima de los 16° (al aumentar el grado de batimiento para compensar la mayor diferencial 38.